對話中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟理事長曹健林：重新定義中國的集成電路發(fā)展路徑

近年來，集成電路產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為世界各國越來越重視的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，尤其在我國，集成電路產(chǎn)業(yè)受到了前所未有的關(guān)注，并在政策、技術(shù)和資本的推動下獲得了蓬勃發(fā)展。據(jù)中國半導(dǎo)體行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，2022 年中國集成電路產(chǎn)業(yè)銷售額 12006.1 億元。其中，設(shè)計業(yè)銷售額為 5156.2 億元；制造業(yè)銷售額為 3854.8 億元；封測業(yè)銷售額 2995.1 億元，設(shè)計業(yè)、制造業(yè)、封測業(yè)占比分別為 42.9%、32.1%、24.9%。根據(jù)國家統(tǒng)計局公布數(shù)據(jù)顯示，2014 年中國集成電路產(chǎn)量為 1015.53 億塊，2022 年中國集成電路產(chǎn)量為 3241.9 億塊，年產(chǎn)量已經(jīng)翻了三倍。全產(chǎn)業(yè)鏈都在行動。

在國內(nèi)集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的同時，國際環(huán)境日趨錯綜復(fù)雜，集成電路產(chǎn)業(yè)開始成為大國競爭的戰(zhàn)略焦點。美國頻頻發(fā)起芯片「禁令」，陸續(xù)出臺《2022 年美國競爭法案》《芯片和科學(xué)法案》及相關(guān)行政令，希望通過巨額產(chǎn)業(yè)補貼和限制出口、投資的「霸王條款」，推動芯片制造等集成電路產(chǎn)業(yè)「回流」本國。

當(dāng)前，世界百年未有之大變局加速演變，中國集成電路產(chǎn)業(yè)正處于機遇和挑戰(zhàn)并存的新時期。在第七屆國際先進光刻技術(shù)研討會期間，中國集成電路創(chuàng)新聯(lián)盟理事長曹健林研究員接受了半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)縱橫采訪。作為產(chǎn)業(yè)界的資深專家，他深刻解讀了當(dāng)前全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的難題，闡釋了我國集成電路產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑，以及光刻產(chǎn)業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域的進展。

全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨哪些難題和機遇？

1950 年代，集成電路的誕生正式開啟了「硅器時代」，從此拉開了全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的序幕。此后，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷發(fā)展，在摩爾定律的推動下，芯片的復(fù)雜指數(shù)增加。半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有明顯的全球化特點，產(chǎn)業(yè)鏈涉及芯片設(shè)計、材料、裝備、制造等多個環(huán)節(jié)，供應(yīng)鏈長、具有競爭優(yōu)勢的上下游企業(yè)分布在全球不同國家，全球化成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)繁榮發(fā)展的重要推動力。

隨著《美國芯片法案》、《歐洲芯片法案》的推出，半導(dǎo)體芯片的「去全球化」趨勢愈發(fā)明顯。復(fù)雜的國際政治經(jīng)濟環(huán)境，使得半導(dǎo)體發(fā)展面臨了前所未有的難題。曹健林表示，全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)在碰到最大的問題是「逆全球化」。

半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展至今，包括研究、產(chǎn)業(yè)甚至基礎(chǔ)理論都帶有明顯的全球化特征。發(fā)展中國家，比如中國是最大的應(yīng)用市場；發(fā)達國家，比如美歐日等具備基礎(chǔ)理論的研究、先進技術(shù)的研究?，F(xiàn)在，一些發(fā)達國家想要打破現(xiàn)有格局，這對于中國集成電路的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了重要影響。但同時，曹健林強調(diào)，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)具有應(yīng)用牽引、需求牽引特征，需求牽引就是靠最大的市場需求。只有市場大了，才能產(chǎn)生足夠增量需求，進而牽引和推動基礎(chǔ)研究和技術(shù)研發(fā)。在技術(shù)突破后，進行擴大生產(chǎn)，解決擴大生產(chǎn)、降低成本中碰到的問題，從而推動半導(dǎo)體技術(shù)的整體進步。

現(xiàn)在有些發(fā)達國家把半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)「政治化」，不想分工協(xié)作了，那就迫使像中國這樣的發(fā)展中國家加大「補短板」的力度。一方面，一些特定領(lǐng)域的封鎖對于中國目前的發(fā)展是有影響，如高端裝備、材料和關(guān)鍵技術(shù)；另一方面，這種封鎖促進了中國人自力更生、自立自強。如果說，中國原來科學(xué)技術(shù)的自立自強屬于期望有一個完整的產(chǎn)業(yè)鏈，現(xiàn)在有人「逼著」我們這么做，大大提升整個業(yè)界在這一點上的共識和奮進。

曹健林感慨道：「我以前在這個領(lǐng)域從事科學(xué)和技術(shù)的研究，后來從事科技的管理，再后來做全國的應(yīng)用推廣。我深深的感到，這種國外的封鎖固然給我們造成了一時的影響，但它更是激發(fā)了中國人民的斗志，特別是要實現(xiàn)科技自立自強的共識空前高漲。對于國內(nèi)集成電路行業(yè)來說，很多領(lǐng)域的環(huán)境是變好了。原來最大的問題是『沒有人愿意干』，不是沒有興趣，是怕興趣得不到承認和支持?！?/p>

今天的科技發(fā)展有兩個明顯的特征：第一，一旦一個國家具備一定的經(jīng)濟基礎(chǔ)，這個國家的人民銳意創(chuàng)新進取，那么任何人阻擋不了發(fā)展科學(xué)技術(shù)的歷史進程。第二，現(xiàn)代科技一大特點在于可學(xué)習(xí)、可復(fù)制、可站在前人的基礎(chǔ)上繼續(xù)向前走。中國有全球最大的市場、有全球最多的人口、還有全球最大的有效需求。這樣的情況下一定會激勵更多的人去研究新的技術(shù)、去創(chuàng)造新的產(chǎn)品。同時我們還有全球最大的人才培養(yǎng)基地，全球最多的工學(xué)院、理學(xué)院，全球最多讀工科、理科的學(xué)生，這些資源是不屬于某些國家，也不受某些國家控制的。

「卡脖子」問題背后的實質(zhì)和突破路徑

盡管國內(nèi)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度很快，但在發(fā)展中還存在短板，如高端芯片、材料、設(shè)備自給率低等問題。

在提及我國集成電路還存在哪些「卡脖子」問題時，曹健林表示：「卡脖子」問題是很多的，專業(yè)隊伍的人每天在考慮的都是「卡脖子」問題。但我們有很好的前景，對解決這些問題應(yīng)該有信心?！?strong>「卡脖子」問題背后還表現(xiàn)為「路徑依賴」。一是中國走的路都是發(fā)達國家走過的路，路徑依賴有一定的歷史必然性。當(dāng)你什么都不知道、白手起家的時候，一定要學(xué)習(xí)人家的發(fā)展軌跡，有人成功至少證明這條路徑是行得通的。二是剛剛起步的時候必須靠現(xiàn)有市場取得回報，才能保證可持續(xù)發(fā)展，如果一上來就標(biāo)新立異，難以得到市場認可。

在評價路徑依賴上，曹健林談到：「在這條路上，我們走的其實是不錯的，現(xiàn)在在集成電路終端產(chǎn)品的市場上，無論是顯示、通訊、電動汽車，很多都是中國造的。當(dāng)然，這其中一些關(guān)鍵元器件還有瓶頸。我們的強項是產(chǎn)品應(yīng)用和制造，我們的弱項是關(guān)鍵元器件、關(guān)鍵材料、關(guān)鍵裝備。當(dāng)我們把弱項都補上后，我們要開創(chuàng)中國自己的發(fā)展道路，打破路徑依賴。換句話說，等中國真的把材料、裝備、關(guān)鍵工藝等短板都補齊后，我們一方面可以在原來的路徑上繼續(xù)探索，另一方面可以自己重新定義發(fā)展路徑?？傊?，全球化是一定要走下去的，有人不愿意走了，那我們就再開一條路?！?/strong>

對于未來需要重點關(guān)注的創(chuàng)新技術(shù)和未來應(yīng)用，曹健林舉例，「現(xiàn)在的應(yīng)用有很多，比如中國的新能源、電動汽車、超遠距離輸電等，都是集成電路新的、非常廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域?！?/p>

除了業(yè)界的關(guān)注，在談到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，曹健林對大眾的關(guān)注提了兩點建議：第一，給中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展一定的容忍度。在發(fā)展的過程中要允許失敗。因為一條新路在走的時候，總會碰到一些挫折。面對這些挫折，希望無論是政府還是公眾都可以給一些理解。第二，給予持續(xù)、長期的支持。盡管中國是最大的市場，國內(nèi)還有關(guān)鍵材料、關(guān)鍵設(shè)備的問題，如果國產(chǎn)材料和設(shè)備馬上投入市場，可能短時間內(nèi)還無法獲得市場的信任，需要政府、風(fēng)險投資機構(gòu)等方面的支持?？傊枰o一點時間，讓國內(nèi)的集成電路產(chǎn)業(yè)成長起來。

我國該如何抓住機遇和迎接挑戰(zhàn)？

在進入 14nm 以下先進節(jié)點之后，晶體管密度的增速在放緩，芯片主頻的提升速度變慢，性能的改善越來越難。摩爾定律的發(fā)展放緩，先進制程工藝逐漸逼近物理極限，進一步縮小特征尺寸變得特別困難。

進入后摩爾時代，集成電路發(fā)展會面臨更多挑戰(zhàn)。在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷探索新技術(shù)的今天，對于我國該如何抓住機遇、迎接挑戰(zhàn)的問題。曹健林說到：「預(yù)測未來是很難的，但短期可以看到的有兩點：第一點，未來應(yīng)用的面會更廣。今后，無論在能源、交通、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，相信半導(dǎo)體都會有越來越多的應(yīng)用。第二點，在產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中還會持續(xù)降低成本，在應(yīng)用上會出現(xiàn)專用和多用結(jié)合。也就是說，除通用芯片外，將出現(xiàn)更多的專用芯片，它沒有非常復(fù)雜的能力，但某項專有功能性能非常突出。比如說智慧家居的傳感器，這種傳感器也是半導(dǎo)體的應(yīng)用領(lǐng)域，這方面的應(yīng)用也會越來越多。

聚焦攻堅領(lǐng)域，現(xiàn)在中國光刻產(chǎn)業(yè)的進展如何？

光刻是芯片制造過程中最重要、最復(fù)雜也最昂貴的工藝步驟之一，其成本占總生產(chǎn)成本的 30% 以上。光刻機也是光刻工藝中最貴的半導(dǎo)體設(shè)備。ASML 是全球最大的光刻機制造商，同樣也是唯一一家能夠制造 EUV 光刻機的廠商。2019 年開始，美國就禁止 ASML 將 EUV 光刻機出口至中國。近年來，美國對于光刻機不斷的收緊限制，今年 6 月，不止 EUV 光刻機，包括最新型號的深紫外光刻設(shè)備也不允許出口到中國。到了 10 月，美國再次更新出口新規(guī)，其 1980Di 深紫外光光刻機（DUV）對一些中國大陸晶圓廠禁止出口。

談及中國的光刻產(chǎn)業(yè)發(fā)展，曹健林談到，「世界前沿的光刻技術(shù)，比如說 3nm、5nm 等是使用 EUV 光刻、短波長的光刻實現(xiàn)，這是需要學(xué)科基礎(chǔ)的，比如說工程光學(xué)、精密器件、自動控制、材料的基礎(chǔ)，經(jīng)過多年的發(fā)展可以說中國已基本具備了這些學(xué)科基礎(chǔ)。目前，我國發(fā)展先進光刻技術(shù)的主要障礙是缺少工程經(jīng)驗，缺乏實踐機會。過去，我們比較相信全球化，ASML、尼康、佳能制造光刻機，國內(nèi)購買光刻機進行芯片制造?，F(xiàn)在不賣我們光刻機，那就需要自己制造，這就需要工程基礎(chǔ)。換句話說，要把裝備做好并能大量應(yīng)用是需要時間的。這方面的確是我們的弱項，我們剛剛起步，時間還不是很長，也就 15 年左右。」

采訪最后，曹健林很樂觀的說到：「未來，他們做過的事，我們都會做出來?！?/strong>

中國半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)道阻且長，行則將至！